平面振动式微硅型加速计的研制

本文详细介绍了一种单片硅平面振动式微型加速计的结构及其工作原理，分析了在其设计制造过程中所需要考虑的各个因素，最后还介绍了其工艺实现方法。     

体硅加工的压电式微加速度计的设计

提出并设计了一种采用体硅微制造工艺制造的压电式微加速度计,其中体硅加工的硅质量块由悬臂梁支撑且悬臂梁部分区域沉积ZnO压电薄膜.通过对压电悬臂梁建立一维解析模型,研究了影响加速度计灵敏度的结构因素.在此基础上,利用有限元方法软件ANSYS设计了实际的微加速度计,并对六种不同的微加速度计结构进行了分析,得到了不同结构微加速度计的工作频率范围及灵敏度结果.     

硅基谐振式微机械加速度计的设计与仿真计算

分析了硅基谐振式微机械加速度计的工作机理,提出了一种新颖的结构形式,进行了结构的优化设计和仿真计算.用MATLAB软件分析了结构参数对性能指标的影响,用ISIGHT优化软件优化出结构参数,用ANSYS仿真软件对结构进行了静态分析和模态分析,验证了所提出结构的设计思想和优化参数的可行性.     

非硅MEMS电容式微加速度计的测控电路设计

为了提高MEMS微加速度计的量程和抗过载能力,设计了基于UV-LIGA技术的非硅MEMS电容式微加速度计。针对该加速度计,设计了基于相敏解调的差分电容测控电路。检测通道主要由前置级电荷积分放大电路、带通滤波电路、相敏解调器、低通滤波以及电平转换电路组成,反馈通道由低通滤波和加法电路组成。完成了微加速度计测控电路的调试和检测通道的标定实验,实验表明:检测通道的量程约为±6 pF,灵敏度为89.3 mV/pF,线性度为2.59%,满足加速度计检测通道的要求。     

硅加速度计系统设计技术

介绍了力平衡式硅加速度计的设计,勾画了MEMS产品的一般设计思路和方法,微结构与电子线路这两个相互依存的设计部分的有效结合保证了整个系统的最终性能与特性,因此,系统的考虑和兼顾的设计正是一个机电混合系统的设计准则。     

一种硅微型加速度计的制备与测试方法研究

介绍了硅躲开扭摆式静电力平衡加速度的计的工作原理、结构设计、制备技术及测试方法,这对于研制硅躲开加速度计具有一定的参考价值。     

基于MEMS微加速度计的振动测试仪

采用16位单片机MSP430、微加速度计ADXL203及射频收发芯片nRF2401设计制作了一种微型振动测试仪。采用ADXL203检测振动,输出与加速度大小成比例关系的电压信号经滤波、放大、A/D转换等处理后转换为单片机能识别的数字信号,信号经处理器处理后,通过nRF2401发送至PC机显示,并以加速度曲线的形式显示。重点研究了低功耗的轻巧敏感元件ADXL203的振动信号的检测和调理、中断方式下的A/D采样以及nRF2401的射频通信,并通过振动测试试验验证了设计的正确性,该方案适用于低功耗、微型化、网络化的振动测试。     

谐振原理在硅微机械加速度计中的应用

将谐振原理应用于微硅机械加速度计中，可以改善后者输出信号的质量，降低检测难度。随着微机电系统工艺的发展，谐振式微加速度计巳成国硅微机械加速度计发展的新趋势。     

硅微机械二维加速度计的结构设计

提出了一种新型的双轴电容式微机械加速度计的结构形式。采用1个质量块敏感2个正交方向的加速度,设计的弹性支撑结构巧妙地实现了正交方向的解耦,且结构稳定性好。详细讨论了该加速度计的工作原理,并利用有限元软件对敏感结构进行了静态和模态分析,从理论上验证了所提出的双轴电容式微机械加速度计整体结构的可行性。     

硅微振梁式加速度传感器中微杠杆结构的设计

提出了一种采用微杠杆结构进行惯性力放大的硅微振梁式加速度传感器结构,阐述了其工作机理.在此基础上,讨论了两种不同的支点形式,分别推导了这两种结构形式的放大倍数计算公式,发现Ⅰ型支点形式的放大倍数略高于Ⅱ型支点,并采用有限元方法进行了仿真;分析了支点刚度以及输出轴刚度对放大倍数的影响;提出了微杠杆结构设计的原则.     

硅微振动陀螺的理论分析

应用欧拉动力学基本方程，对双框架结构的硅微型振动陀螺进行了理论分析，给出了完整的陀螺动力学方程，并且从灵敏度和驱动技术的角度对这种陀螺的机理作了探讨。     

微机械电容式加速度计的结构设计分析

微机械电容式加速度计的基本参数如固有频率、非线性度、分辨率等首先取决于其本身的结构，因此加速度计结构的设计选取至关重要。本文首先综合比较了微机械电容式加速度计的三种常见结构三明治摆式、翘翘板摆式和梳齿式的各自特点，指出了定齿偏置结构的梳齿式微机械加速度计的优点。并以该结构为分析对象，从加速度计的分辨率、量程、稳定性、灵敏度等性能分析比较了多种结构梁，提出了折叠梁的综合性能最好，最后通过分析计算出了折叠梁在检测方向的刚度。     

硅微Z轴谐振陀螺仪闭环伺服控制系统设计

根据自行设计的硅微Z轴谐振陀螺仪的工作原理,提出了闭环伺服控制系统模型,在对开环检测模型分析的基础上设计了闭环伺服控制系统,并用Matlab软件对闭环伺服系统的频域和时域特性进行了仿真分析,选取了合适的校正环节及优化参数,使系统有较高的稳定裕度和较好的动态特性.通过实验调试实现了初始检测电容差引起的信号以及正交信号的反馈抑制控制,达到了较高的控制精度.     

关于微硅机械加速度计表头设计的几个问题

由于负刚度等特殊问题，使叉齿式微硅机械加速度计的闭环控制区别于常规闭环系统，并且负刚度较大地影响微加速度计工作稳定性，为此对加速度计的表头结构设计方法及理论公式进行了研究，推导出了在给定性能参数下，设计加速度计表头最小分辨率，最大量程的方法和理论计算公式，根据上述方法设计能更好地保证加速度计的工作稳定性。     

硅微机械音叉陀螺检测灵敏度与固有频率的关系

检测灵敏度直接关系到陀螺性能的优劣。并尝试用静电力调节敏感模态谐振频率，以提高检测灵敏度。     

可控震源中扫描信号的研究与设计

可控震源中的扫描信号发生器位于整个系统的最前端,其性能指标直接影响着由源致干扰引起的谐波畸变,对地震资料质量和分辨率产生较大影响,因此如何提高它的幅值和频率精度成为设计可控震源的一个很重要的课题。本文在DDS（直接数字频率合成器）原理的基础上提出软件DDS的方案,分时利用DSP（数字信号处理器）及数模转换器,模拟DDS芯片进行频率合成,同时对幅值进行精确控制。在此基础上对可控震源中的扫描信号进行研究与设计,并使频率、幅值等关键指标得到较大提升。     

Evolutionary Computation in Structural Design

The paper provides the results of preliminary research on the application of evolutionary computation to integrated structural design in which a complex design support tool automatically conducts both conceptual and detailed design. In the paper, a brief overview of the state of the art in evolutionary computation and its applications to structural design is provided. Next, Inventor 2000 is described, a unique research and structural design tool developed by the authors at George Mason University that combines an evolutionary computation component with a system for wind forces analysis, and a system for the analysis, design and optimisation of steel structures. The paper also presents the results of four structural design experiments conducted with Inventor 2000. The objective of experiments was to investigate various forms of evolutionary computation as applied to structure design. Finally, the paper provides the initial research conclusions and recommendations for further research.